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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugtechnik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein Computer-Programm-Produkt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Datenträgersignal zur Diagnostizierung einer Fahrzeugsteuerung, beispielsweise eines Fahrerassistenzsystems.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Fahrerassistenzsysteme werden immer häufiger eingesetzt, um den Fahrer beim Fahren mit einem Fahrzeug zu unterstützen. Bekannte Fahrerassistenzsysteme basieren auf einer Umfelderfassung, bei der eine Umfeldsensorik Daten betreffend das Umfeld des Fahrzeugs erzeugt. Diese Umfelddaten werden einem Steuergerät eingespeist, welches in der Lage ist, die Umfelddaten auszuwerten, um bestimmte Objekte zu erkennen. Beispielsweise können Hindernisse, die sich innerhalb des Erfassungsbereichs der Umfeldsensorik befinden, hierdurch erkannt werden. In Reaktion auf die Objekterkennung werden durch das Steuergerät Steuersignale erzeugt, die eine Gegenmaßnahme zur Vermeidung einer Kollision mit den Hindernissen bewirken. Derartige Gegenmaßnahmen können beispielsweise Auslösen eines Bremsvorgangs, eines Lenkvorgangs und/oder eines Beschleunigungsvorgangs sein.
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Die Funktionsweise der oben erwähnten, sensor-basierten Fahrzeugsteuerung ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Fahrerassistenzsystemen jedoch nur bedingt nachvollziehbar. Insbesondere kommt es häufig zu Fehlinterpretationen von Situationen auf der Fahrbahn. Beispielsweise werden Vollbremsungen vom Steuergerät in Abwesenheit eines ernsthaften Hindernisses ausgelöst. In anderen Fällen werden Lenkbewegungen in eine falsche Richtung vom Steuergerät veranlasst. Solche Fehlinterpretationen der Fahrzeugsteuerung reduzieren die Funktionalität der Fahrerassistenzsysteme, was sogar erhöhte Sicherheitsrisiken mit gravierenden Folgen verursachen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Sicherheitsgrad der Fahrzeugsteuerung, insbesondere für Fahrerassistenzsysteme, zu erhöhen, indem Fehlinterpretationen von Fahrsituationen minimiert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein Computer-Programm-Produkt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Datenträgersignal gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Bei der Vorrichtung zur Diagnostizierung des Fahrzeugs, insbesondere eines autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugs, kann es sich beispielsweise um eine elektronische Steuer- oder Regeleinheit (engl. ECU = Electronic Control Unit), ein elektronisches Steuer- oder Regelmodul (ECM = Electronic Control Module) oder eine Steuer-/Regeleinheit für autonomes Fahren (z.B. ein „Autopilot“) handeln.
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Die Vorrichtung zur Diagnostizierung kann sich am Fahrzeug befinden, oder außerhalb bzw. teilweise außerhalb des Fahrzeugs. Beispielsweise kann die Diagnosevorrichtung Teil einer zentralen Überwachungseinrichtung für eine Straße, etwa eine Kraftfahrtstraße oder eine Autobahn, oder alternativ für ein abgeschlossenes Gebiet wie Fabrikgelände, Hafengelände, oder weiter alternativ für eine landwirtschaftliche Nutzfläche sein. Beim Fahrzeug kann es sich um ein Personenkraftfahrzeug, ein Lastkraftfahrzeug, ein Nutzfahrzeug, eine Landmaschine, ein Wechselbrückenfahrzeug und/oder eine Industriemaschine wie Gabelstapler handeln. Die Überwachungseinrichtung kann mit dem Fahrzeug kommunizieren, wobei verschiedene Fahrzeuge miteinander kommunizieren können. Die Kommunikation kann drahtlos, etwa über BlueTooth, Infrarot, Nahfeld-Kommunikation (Engl.: NFC), Funk, Internet, Intranet, Cloud-Systeme und/oder verdrahtete Systeme erfolgen.
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Die Prüfeinheit und/oder die Triggereinheit können in jeweiliger Alleinstellung oder in Kombination eine Auswerteeinheit bilden. Die Auswerteeinheit kann eine Zentralprozessiereinheit (Engl.: Central Processing Unit, CPU) oder eine Graphische Prozessiereinheit (Engl.: Graphic Processing Unit, GPU) umfassen. Alternativ kann es sich bei der Auswerteeinheit um eine ECU oder ein ECM handeln. In diesem Fall ist die Diagnosevorrichtung eine der ECU bzw. dem ECM übergeordnete Einrichtung/Anordnung.
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Die der Diagnosevorrichtung eingespeisten Fahrzeugbewegungsdaten betreffen einen oder mehrere Bewegungsparameter wie Einschlagwinkel des Lenkrads, Lenkgradient (Änderungsrate des Einschlagwinkels), Neigungswinkel, Gierrate, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Raddrehzahl, Auslenkwinkel zwischen einer Zugmaschine und einem Anhänger bei einem Gelenkfahrzeug, Ladegewicht, Abmessungen des Fahrzeugs und/oder der Beladung, Betriebszustände eines Bauteils (Bremse, Gaspedal, Airbag, Sicherheitsgurt) und/oder eines Sensors (Antiblockierungssystem, Elektronisches Stabilisierungsprogramm, Notbremsassistenzsystem, Einparksensor). Alternativ oder zusätzlich sind die Fahrzeugbewegungsdaten von einer Messeinrichtung gemessene Daten. Die Messeinrichtung kann einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der oben genannten Bewegungsparameter umfassen.
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Die Fahrzeugbewegungsdaten können von einem Bussystem, vorzugsweise einem Controller-Area-Network-Bussystem (CAN-Bussystem) des Fahrzeugs, bereitgestellt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Fahrzeugbewegungsdaten zumindest teilweise von einem Speichermedium, etwa einem Server, einem Cloud-System und/oder einem Datenträger eines anderen Fahrzeugs (etwa eines Messfahrzeugs zur Aufnahme von Bewegungsdaten anderer Fahrzeugs) geliefert werden.
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Die der Diagnosevorrichtung eingespeisten Fahrzeugsteuersignale werden von einem Steuergerät des Fahrzeugs oder eines mit dem Fahrzeug verbundenen Steuersystems erzeugt. Alternativ oder zusätzlich können der Diagnosevorrichtung Fahrzeugsteuerdaten eingespeist werden, die zur Erzeugung von Fahrzeugsteuersignalen dienen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Fahrzeugsteuerdaten Umfelddaten, die von einer Umfeldsensorik beim Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs erzeugt sind. Die Umfeldsensorik umfasst beispielsweise einen Bildsensor, eine Kamera, einen Radarsensor, einen Lidarsensor, eine RFID-Empfänger und/oder einen Satellitensignalempfänger. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Fahrzeugsteuerdaten Segmentierungsdaten, vorzugsweise semantische Segmentierungsdaten. Weiter vorzugsweise liegen diese semantische Segmentierungsdaten in Form eines künstlichen neuronalen Netzwerks vor oder werden (z.B. als Segmentierungsparameter) zur semantischen Segmentierung der Umfelddaten verwendet.
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Die Prüfeinheit bzw. die Auswerteeinheit prüft, ob ein Schwellenwert des oder der Bewegungsparameter durch die eingespeisten Fahrzeugbewegungsdaten erreicht ist. Im positiven Fall wird ein Ringspeicher durch die Triggereinheit getriggert, um die eingespeisten Fahrzeugsteuersignale bzw. -daten zu speichern. Alternativ oder zusätzlich zur Speicherung kann die Triggereinheit/Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, den Ringspeicher zur Weiterleitung der eingespeisten Fahrzeugsteuersignale bzw. -daten an eine externe Entität außerhalb der Diagnosevorrichtung, etwa ein Cloud-System, zu triggern.
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Der Ringspeicher ist dazu ausgebildet, Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum zu speichern. Vorzugsweise ist der Ringspeicher dazu ausgebildet, die gespeicherten Daten nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder zu überschreiben. Somit kann der vorher belegte Speicherplatz für neue Daten wieder freigegeben werden. Beispielsweise kann ein erster Datenabschnitt der Fahrzeugsteuersignale bzw. -daten einem ersten Speicherbereich des Ringspeichers zugeführt werden, wobei gleichzeitig ein zweiter Datenabschnitt der Fahrzeugsteuersignale bzw. - daten, der einem zweiten Speicherbereich des Ringspeichers zugeführt wurde, von diesem entfernt bzw. an die externe Entität (z.B. Cloud) weitergeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren ferner Überschreiben des Ringspeichers, wenn der Schwellenwert erreicht ist.
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Erfindungsgemäß können daher die Fahrzeugsteuerdaten, die beim Erreichen eines kritischen Wertebereichs der Bewegungsparameter des Fahrzeugs registriert worden sind, gesichert werden. Vorteilhafterweise gehen diese Informationen, die im Fall einer Fehlinterpretation der Fahrsituation zur Prüfung bzw. Diagnostizierung der Fahrzeugsteuerung sehr wertvoll sind, nicht verloren und können sinnvoll eingesetzt bzw. mehrfach verwendet werden. Die Fahrzeugsteuerung kann hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit hierdurch optimiert werden.
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Die Auswerteeinheit der Diagnosevorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, basierend auf der gespeicherten Fahrzeugsteuersignale und/oder Fahrzeugsteuerdaten eine Diagnose der Fahrzeugsteuerung zu erstellen. Beispielsweise kann im Fall einer Fehlinterpretation der Fahrsituation die der Diagnosevorrichtung eingespeisten Fahrzeugsteuersignale und/oder Fahrzeugsteuerdaten mit vordefinierten Referenzsignalen bzw. -daten verglichen werden, die bei einer korrekten Erkennung der Fahrsituation erzeugt wurden und/oder die eine Gegenmaßnahme auslösen konnten, mit der eine kritische Fahrsituation erfolgreich umgangen wurde. Die Differenz zwischen den eingespeisten Fahrzeugsteuersignalen bzw. -daten und den Referenzsignalen bzw. -daten kann einer externen Entität, beispielsweise dem Steuergerät, zwecks Kalibrierung und/oder Auswertung der Ursachen für die Fehlinterpretation, zugeführt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schwellenwert eine Zahl und/oder eine Zustandsbeschreibung.
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Die Bewegungsparameter können in Zahlen und in einer bestimmten Einheit (z.B. m/s, m/s2, Graf, Prozent, Prozent pro Sekunde, Grad Celcius, Fahrenheit) gemessen werden. In diesem Fall umfasst der zugehörige Schwellenwert einen Zahlenwert. Alternativ können die Bewegungsparameter einen Betriebszustand eines Sensors oder eines Bauteils des Fahrzeugs in Wort bzw. Text beschreiben. In diesem Fall umfasst der zugehörige Schwellenwert eine Zustandsbeschreibung.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist ausgeführt, in einen Speicher eines Computers geladen zu werden und umfasst Softwarecodeabschnitte, mit denen die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer läuft.
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Ein Programm gehört zur Software eines Daten verarbeitenden Systems, zum Beispiel einer Auswerteeinrichtung oder einem Computer. Software ist ein Sammelbegriff für Programme und zugehörigen Daten. Das Komplement zu Software ist Hardware. Hardware bezeichnet die mechanische und elektronische Ausrichtung eines Daten verarbeitenden Systems. Ein Computer ist eine Auswerteeinrichtung.
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Computerprogrammprodukte umfassen in der Regel eine Folge von Befehlen, durch die die Hardware bei geladenem Programm veranlasst wird, ein bestimmtes Verfahren durchzuführen, das zu einem bestimmten Ergebnis führt. Wenn das betreffende Programm auf einem Computer zum Einsatz kommt, ruft das Computerprogrammprodukt den oben beschriebenen erfinderischen technischen Effekt hervor.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist Plattform unabhängig. Das heißt, es kann auf jeder beliebigen Rechenplattform ausgeführt werden. Bevorzugt wird das Computerprogrammprodukt auf einer erfindungsgemäßen Auswertevorrichtung zum Erfassen des Umfelds des Fahrzeugs ausgeführt.
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Die Softwarecodeabschnitte sind in einer beliebigen Programmiersprache geschrieben, zum Beispiel in Python.
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Das computerlesbare Speichermedium ist beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches oder magneto-optisches Speichermedium.
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Das Datenträgersignal ist ein Signal, welches das Computer-Programm-Produkt von einem Speichermedium, auf dem das Computer-Programm-Produkt gespeichert ist, auf eine andere Entität, beispielsweise ein anderes Speichermedium, einen Server, ein Cloud-System oder eine Daten verarbeitende Einrichtung, überträgt.
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Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform zur Verwendung mit einem Ringspeicher; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Anwendungsfalls der Vorrichtung aus 1.
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In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile gekennzeichnet.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Diagnostizierung einer Fahrzeugsteuerung nach einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 umfasst eine erste Eingangsschnittstelle 12 zum Erhalten von Fahrzeugbewegungsdaten, die einen oder mehrere Bewegungsparameter eines Fahrzeugs 50 (2) betreffen. Wie in 1 beispielshaft gezeigt werden die Fahrzeugbewegungsdaten der Vorrichtung 10 von einer Messeinrichtung 40 bereitgestellt. Die Messeinrichtung 40 kann einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Bewegungsparameter wie Einschlagwinkel des Lenkrads, Lenkgradient (Änderungsrate des Einschlagwinkels), Neigungswinkel, Gierrate, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Raddrehzahl, Auslenkwinkel zwischen einer Zugmaschine und einem Anhänger bei einem Gelenkfahrzeug, Ladegewicht, Abmessungen des Fahrzeugs und/oder der Beladung, Betriebszustände eines Bauteils (Bremse, Gaspedal, Airbag, Sicherheitsgurt) und/oder eines Sensors (Antiblockierungssystem, Elektronisches Stabilisierungsprogramm, Notbremsassistenzsystem, Einparksensor) umfassen.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine zweite Eingangsschnittstelle 14 zum Erhalten von Fahrzeugsteuersignalen und/oder Fahrzeugsteuerdaten, die zur Erzeugung der Fahrzeugsteuersignale dienen. Die Fahrzeugsteuersignale können, wie in 1 beispielhaft gezeigt, von einem Steuergerät 52 des Fahrzeugs 50 bereitgestellt werden, wobei die Fahrzeugsteuerdaten vom Steuergerät 52 und/oder von einer Umfeldsensorik 30 bereitgestellt werden können.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 16 zum Prüfen, ob ein vordefinierter Schwellenwert des oder der Bewegungsparameter erreicht ist. Wenn dies der Fall ist, triggert die Auswerteeinheit 16 einen Ringspeicher 20 zur Speicherung der Fahrzeugsteuersignale beziehungsweise der Fahrzeugsteuerdaten. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit 16 die Fahrzeugsteuersignale beziehungsweise der Fahrzeugsteuerdaten an eine externe Entität, etwa das Steuergerät 52, weiterleiten.
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Wie in 2 beispielhaft gezeigt umfasst das Fahrzeug eine Landmaschine 50. Die Landmaschine 50 kann als einteiliges Fahrzeug oder Gelenkfahrzeug ausgebildet sein. Sie kann einen Schwader, eine Heumaschine, eine Spritz- oder Sprühmaschine (Engl.: Sprayer), einen Mähdrescher oder ein anderes in der Landwirtschaft einsetzbares Fahrzeug umfassen. Die Landmaschine ist ein autonom oder teilautonom fahrendes Fahrzeug. Dies bedeutet, dass die Landmaschine ganz (beim vollautnom fahrenden Fahrzeug) bzw. teilweise (beim teilautonom fahrenden Fahrzeug) ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers agieren kann.
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An der Landmaschine 50 sind neben dem Steuergerät 52 die Messeinrichtung 40 angeordnet, wobei auch die Umfeldsensorik 30 in diesem Beispiel an der Landmaschine 50 angebracht ist. Die Vorrichtung 10 kann an der Landmaschine 50 angebracht, oder außerhalb der Landmaschine 50 angeordnet und gleichzeitig mit dieser (z.B. drahtlos) verbunden sein. Im Anwendungsfall auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche 60 wird ein auf der Nutzfläche 60 befindliches Tier 62 durch die Umfeldsensorik 30 erfasst. Aus den hieraus generierten Umfelddaten kann ein Abstand d zwischen der Landmaschine 50 und dem Tier 62 bestimmt werden. Das Steuergerät 52 kann dazu ausgebildet sein, ein Vollbremsungssignal zu erzeugen, sobald der Abstand d einen kritischen Wert unterschreitet. Bei einer Fehlinterpretation des Steuergerätes 52 kann jedoch passieren, dass eine Vollbremsung der Landmaschine 50 bereits ausgelöst wird, wenn der Abstand d viel größer als der kritische Wert ist. Bei einer Vollbremsung erreicht ein Bewegungsparameter einen Schwellenwert. Zum Beispiel erreicht die Beschleunigung der Landmaschine 50 eine kritische Schwelle im negativen Bereich. Da die Fahrzeugbewegungsdaten der Messeinrichtung 40 der Vorrichtung 10 kontinuierlich eingespeist und durch die Auswerteeinheit 16 ausgewertet werden können, wird bei einer Vollbremsung die Fahrzeugsteuersignale/Fahrzeugsteuerdaten, die der Vorrichtung 10 ebenfalls kontinuierlich eingespeist werden können, im Ringspeicher 20 gespeichert oder weitergeleitet. Die gespeicherten bzw. weitergeleiteten Fahrzeugsteuersignale bzw. -daten können wie oben beschrieben verarbeitet werden um die Ursache der Fehlinterpretation (hier des Abstandes d zwischen der Landmaschine 50 und dem Tier 62) zu analysieren.
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Im in 1 gezeigten Beispiel ist der Ringspeicher 20 außerhalb der Vorrichtung 10 angeordnet. Alternativ kann der Ringspeicher 20 Bestandteil der Vorrichtung 10 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- erste Eingangsschnittstelle
- 14
- zweite Eingangsschnittstelle
- 16
- Auswerteeinheit
- 20
- Ringspeicher
- 30
- Umfeldsensorik
- 40
- Messeinrichtung
- 50
- Fahrzeug
- 52
- Steuergerät
- 60
- Nutzfläche
- 62
- Tier
